CN111137840B - 利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及探针制备方法，其在通过微机电工艺制备探针时能轻易地分离晶圆与探针，防止探针丢失与破损，还能提高探针生产的良率。本发明揭示利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法，该探针制备方法基于微机电工艺，包括下列步骤：第一步骤，在基板上沉积牺牲层；第二步骤，在牺牲层的上表面涂布光刻胶(PR)；第三步骤，以支持部一侧延伸出多个探针的探针阵列形状形成光刻胶图案；第四步骤，沿着光刻胶图案形成金属层；第五步骤，清除光刻胶；第六步骤，以下述时间蚀刻，即，清除位于探针下部的牺牲层但不清除位于支持部下部的牺牲层；第七步骤，以粘结件固定探针；第八步骤，利用激光从支持部切断探针；第九步骤，从粘结件分离探针。

Description

利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法

技术领域

本说明书所揭示的内容涉及一种用于半导体检查装置的探针的制备方法，更具体地说，涉及一种基于微机电工艺与激光加工的探针制备方法。

背景技术

除非在本说明书另外表示，否则，本单元说明的内容并不是对于本申请的权利要求的现有技术，不能因为其被包含在本单元而认定其为现有技术。

一般来说，半导体元件(semiconductor device)在晶圆(wafer)上把个别集成电路IC予以图案化并且把各个半导体元件予以分离后通过封装步骤制备。该半导体制备工艺中，在针对构成晶圆的各个芯片的电特性进行检查而判别其不良与否的测试工序使用探针卡。结合在半导体测试设备的探针卡则设有印刷电路板与多个探针销，印刷电路板接收测试设备所提供的电信号后传输给探针销，探针销则接触发挥芯片电通道功能的焊盘(pad)并且把测试设备所提供的电信号传输到芯片而得以通过其输出特性判断芯片不良与否。

另一方面，近来随着半导体芯片的高集成化而使得所述半导体芯片的焊盘日趋细微化并且其间距也日益变小。因此，探针卡也针对半导体芯片的高集成化而需要制作成细微形态，但该细微化要求却会让所述探针卡的制作过程非常困难。

即，半导体芯片测试装置随着半导体技术发展带来的大型化、高速化趋势而扬弃现有的销(pin)型而采取了使用基于半导体微机电(MEMS)技术的微探针技术的MEMS探针型。

依据韩国专利第10-0966901号，制造探针尖头的方法通过下列过程形成探针尖头：在基板(Substrate)上沉积牺牲基层的第一过程、涂布光刻胶(PR)的第二过程、形成包含模具的PR图案的第三过程、在所述模具电镀形成金属层的探针尖头的第四过程、凭借化学机械研磨把所述模具和凭借所述电镀形成的金属层一起研磨而对形成的探针尖头的厚度进行调节的第五过程、把清除PR图案并且蚀刻牺牲基层后形成的探针尖头予以分离的第六过程。

虽然可以通过该工序形成尺寸微小的探针，但是为了收取所形成的探针尖头而需要装在金属蚀刻溶液后从晶圆拿下探针，这需要以手工作业一一拿掉探针，所需作业时间过长并且在作业过程中探针可能会丢失及破损。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：韩国专利公报第10-0966901号

发明内容

(发明所要解决的技术问题)

本发明的目的是提供一种探针制备方法，其在通过微机电工艺制备探针时能轻易地分离晶圆与探针，防止探针丢失与破损，还能提高探针生产的良率。

(解决问题所采用的措施)

所揭示的内容通过一个实施例揭示利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法(Manufacturing method of MEMS probe for inspecting semiconductor by usinglaser)，该方法凭借微机电工艺制备探针，该方法包括下列步骤：第一步骤，在基板上沉积牺牲层；第二步骤，在所述牺牲层的上表面涂布光刻胶(PR)；第三步骤，以支持部一侧延伸出多个探针的探针阵列形状形成光刻胶图案；第四步骤，沿着所述光刻胶图案形成金属层；第五步骤，清除所述光刻胶；第六步骤，以下述方式蚀刻，即，清除位于所述探针下部的所述牺牲层但不清除位于所述支持部下部的所述牺牲层；第七步骤，以粘结件固定所述探针；第八步骤，利用激光从所述支持部切断所述探针；及第九步骤，从所述粘结件分离所述探针。

(发明的效果)

依据所揭示的实施例，微机电探针依靠制备工艺中的蚀刻作用时，能在分离晶圆与探针的过程中减少探针的丢失与破损，能轻易地以探针阵列形状予以保管并管理数量。而且，能利用激光对探针形状进行精密作业，还能缩短作业时间。

但，本发明的效果不限于前面提到的效果，本发明所属领域中具备一般知识者可以在下面的记载中明确地了解到前面没有提到的其它效果。

附图说明

图1是微机电探针尖头的制备方法的一个实施例的流程图。

图2是微机电探针尖头的制备方法的一个实施例的工序说明图。

图3是利用微机电探针尖头制备方法制作的探针尖头的例示图。

(附图标记说明)

10：基板；20：牺牲层；30：光刻胶；40：光刻胶图案；50：金属层；51：支持部；

52：探针；53：对齐键；60：粘结件；70：激光

具体实施方式

结合附图详细说明的后述实施例将有助于明确了解本发明的优点、特征及其实现方法。但，本发明不限于下面所揭示的实施例，本发明可以通过各种互不相同的形态实现，这些实施例只是有助于本发明的完整揭示，其主要目的是向本发明所属领域中具有一般知识者完整地说明本发明的范畴，本发明的范畴只能由权利要求书定义。整个说明书中具有同一符号者代表同一构成要素。

在说明本发明的实施例时，如果认为对于公知结构或功能的相关说明可能混淆本发明的主旨，将省略其详细说明。而且，后述的术语是考虑了其在本发明的实施例中的功能后定义的术语，可能会根据使用者与运营者的意图或惯例而有所变化。因此应该根据本说明书的整体内容定义该术语。

下面结合附图详细说明经过改善的微机电探针的制备方法的优选实施例。

根据图1与图2所示，基于微机电工艺的探针的制备方法包括下列步骤：

第一步骤(步骤100)，在基板10上沉积牺牲层20；第二步骤(步骤200)，在所述牺牲层20的上表面沉积光刻胶30；第三步骤(步骤300)，以支持部51一侧延伸出多个探针52的探针阵列形状形成光刻胶图案40；第四步骤(步骤400)，沿着所述光刻胶图案40形成金属层50；第五步骤(步骤500)，清除所述光刻胶30；第六步骤(步骤600)，以下述方式蚀刻，即，清除位于所述探针52下部的所述牺牲层20但不清除位于所述支持部51下部的所述牺牲层20；第七步骤(步骤700)，以粘结件60固定所述探针52；第八步骤(步骤800)，利用激光70从所述支持部51切断所述探针52；及第九步骤(步骤900)，从所述粘结件60分离所述探针52。

具体地说，第一步骤(步骤100)在基板10上沉积牺牲层20。在微机电工艺，基板10可以使用硅晶圆(Si substrate)或SOI(Silicon On Insulator)晶圆。所述牺牲层20可以使用下述材料，该材料和金属层50的粘结力良好，不发生层间剥离现象，以后也容易清除。所述牺牲层20可使用的材料包括多晶硅、非晶硅、硅氧化膜、聚合物、聚酰亚胺、铝、铜、钨、钛或铬等。然而，依据本发明的一个实施例，所述牺牲层20是以电镀电极方式沉积的，因此使用金属材料较好。尤其是，使用铜时较易制备并且符合经济效益。而且，为了让所述牺牲层20与所述基板10之间容易接合，所述牺牲层20能使用所述材料构成单层，也可以在所述材料与所述基板10之间进一步增加增强接合性的接合增强层而以多层构成。优选地，所述接合增强层可以使用钛或铬材料。

第二步骤(步骤200)在所述牺牲层20的上表面涂布光刻胶30。所述光刻胶30则以对紫外线反应的物质构成。所述光刻胶30区分为正性光刻胶(Positive PR)与负性光刻胶(Negarive PR)的话，所述正性光刻胶是留下紫外线非照射部分的形状的光刻胶，所述负性光刻胶是留下紫外线照射部分的形状的光刻胶，可以使用用于形成后述探针阵列形状的任何光刻胶物质。如果希望以后述探针阵列形状形成模具(mold)的话，所述光刻胶30的厚度需要形成50um或100um以上，由于所述正性光刻胶难以较厚地涂布，因此优选地，使用可较厚地形成所述探针阵列形状的模具并且坚固耐热的负性光刻胶。

第三步骤(步骤300)以支持部51一侧延伸出多个探针52的探针阵列形状形成光刻胶图案40。所述光刻胶图案40的形成方法可以使用基于掩膜(mask)的光刻方法。所述掩膜能以下述方式构成，即，根据所述第二步骤所选择的光刻胶30的性质形成具有所述探针阵列形状的模具。

请参阅图3，所述支持部51的上表面可以形成对齐键53以便在切断时控制位置。对齐键53可以包含进行激光切断时用于控制位置的任何部件及标识。本发明并不局限于图3所示对齐键53的位置及形状，这是不言自明的。作为所述探针阵列形状的一个实施例，具有一定宽度的梁形态的支持部51和以横向形态位于所述支持部51的长度方向的一侧面的多个探针52结合，所述支持部51的宽度可大于所述探针52的宽度地形成。而且，在另一个实施例中，所述探针阵列形状包括所述支持部51，该所述支持部51则在所述探针52的平面上的位置以对应于至少某一面的方向隔着空白部配置，所述探针52与支持部51由至少某一个以上的桥接部结合地形成，所述支持部51的宽度可大于所述探针52的宽度地形成。具有该形状而得以使得位于所述支持部51的下表面的牺牲层20比位于所述探针52的下表面的牺牲层20占据更大面积地构成。

第四步骤(步骤400)沿着所述光刻胶图案40形成金属层50。所述金属层50的形成方法可以使用电镀(electroplating)方法，优选地，所述金属层50可使用能够传递电信号的导电金属并且以可采取电镀方法的材料构成。所述金属层的材料可以举例镍、镍合金、铍、铜、钨等。还可以增加研磨过程，即，通过化学机械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)对通过电镀方法形成的所述金属层50与所述光刻胶30的上表面进行研磨。利用所述化学机械研磨时，可以调节所述金属层50的厚度。

第五步骤(步骤500)清除所述光刻胶30。其可以是基于化学作用的清除方法，可以包括用于清除光刻胶30的任何构成要素。

第六步骤(步骤600)以下述方式蚀刻，即，清除位于所述探针52下部的所述牺牲层20但不清除位于所述支持部51的下部的所述牺牲层20。所述蚀刻方法有干式蚀刻(dryetching)与湿式蚀刻(wet etching)，可以不影响所述金属层50而选择性地只清除所述牺牲层20。优选地，可以使用基于湿式蚀刻的方法，根据所述支持部51与所述探针52的宽度差异调节蚀刻溶液的侵入速度与蚀刻速度而蚀刻位于所述探针52下部的所述牺牲层20但不蚀刻位于所述支持部51下部的所述牺牲层20地进行蚀刻。

第七步骤(步骤700)以粘结件60固定所述探针52。能以粘结件60把位于所述基板10的上表面的所述探针阵列的所述探针52部分固定。可以使用任何在后述的第八步骤利用激光70从所述支持部51切断所述探针52时让所述探针52不分散的粘结件60。优选地，可使用粘结带，但粘结件60并不局限于此。

第八步骤(步骤800)从所述支持部51利用激光70切断所述探针52。所述切断方法可以是机械加工和基于激光的加工。然而，利用机械加工时切断面的状态比较不干净，切断的所述探针52的尺寸可能会较不精密。因此，优选的切断方法是利用激光70从所述支持部51切断所述探针52，使用基于激光70的切断方法的话，能缩短作业时间并且改善精度而提高良率。

第九步骤(步骤900)从所述粘结件60分离所述探针52。关于从所述粘结件60分离所述探针52的方法，可以在所述粘结件60与所述探针52的粘结部位涂布乙醇或丙酮而轻易地分离。除此之外的能轻易分离的方法，可以使用降低所述粘结件60的粘结力的溶剂后予以分离。

所揭示的内容只是例示，本发明技术领域中具有一般知识者能在不脱离权利要求书所请求的主旨的情形下进行各种变化，因此所揭示的内容的保护范围不局限于所述特定实施例。

Claims (4)

1.一种利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法，该方法凭借微机电工艺制备探针，其特征在于，

包括下列步骤：

第一步骤，在基板上沉积牺牲层；

第二步骤，在所述牺牲层的上表面涂布光刻胶(PR)；

第三步骤，以支持部一侧延伸出多个探针的探针阵列形状形成光刻胶图案，所述支持部的宽度大于所述探针的宽度；

第四步骤，沿着所述光刻胶图案形成金属层；

第五步骤，清除所述光刻胶；

第六步骤，以下述方式蚀刻，即，根据所述支持部与所述探针的宽度差异调节蚀刻溶液的侵入速度与蚀刻速度而清除位于所述探针下部的所述牺牲层但不清除位于所述支持部下部的所述牺牲层；

第七步骤，以粘结件固定所述探针；

第八步骤，利用激光从所述支持部切断所述探针；及

第九步骤，从所述粘结件分离所述探针。

2.根据权利要求1所述的利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法，其特征在于，

在所述第三步骤，在所述支持部的上表面形成对齐键。

3.根据权利要求1或2所述的利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法，其特征在于，

在所述第三步骤，所述探针阵列形状中具有一定宽度的梁形态的支持部和以横向形态位于所述支持部的长度方向的一侧面的多个探针结合，所述支持部的宽度大于所述探针的宽度地形成。

4.根据权利要求1或2所述的利用激光的半导体检查用微机电探针制备方法，其特征在于，

在所述第三步骤，所述探针阵列形状包括所述支持部，该所述支持部则在所述探针的平面上的位置以对应于至少某一面的方向隔着空白部配置，所述探针与支持部由至少一个桥接部结合而形成，所述支持部的宽度大于所述探针的宽度地形成。